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X Jomadas Neuropsiquiatria Infantil HUFA 2011
Estimulación cerebral no invasiva
La estimulación cerebral no invasiva en los trastornos psiquiátricos de la infancia
Belén Rubio Morell
Resumen
Existen dos técnicas de estimulación no invasiva disponibles para el uso en las
enfermedades psiquiátricas, la estimulación magnética transcraneal (TMS) y la
estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS). Estas técnicas permiten la
neuromodulación y favorecen la plasticidad cerebral, por lo que su uso en los
trastornos psiquiátricos infantiles parece prometedor. En este trabajo, se exponen
las posibles aplicaciones diagnósticas y terapéuticas en los trastornos psiquiátricos
de la infancia.
INTRODUCCIÓN
La estimulación cerebral no invasiva, específicamente la estimulación magnética
transcraneal (TMS) y la estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS), han asistido en la
última década a un crecimiento exponencial en el área de la psiquiatría, neurología y medicina
de rehabilitación. A pesar de ello, su uso como herramienta diagnóstica y terapéutica en la
práctica clínica diaria es escaso. Una de las habilidades principales de la TMS es el estudio in
vivo del funcionamiento cerebral gracias a su capacidad de evaluar la excitabilidad cortical y la
plasticidad cerebral, tanto en el cerebro en desarrollo sano como bajo condiciones patológicas.
Así, la TMS permite el estudio de los cambios neurofisiológicos de las enfermedades
neurológicas y psiquiátricas constituyéndose como una técnica diagnóstica valiosa. Desde esta
perspectiva, el hallazgo de correlatos neurofisiólogicos específicos permite comprender mejor la
fisiopatología, obtener marcadores biológicos y facilitar el diagnóstico diferencial.
Además, la TMS y la tCDS son técnicas de estimulación cerebral no invasiva, focales,
indoloras y seguras, cuyo potencial terapéutico subyace en la capacidad de inducir cambios
transitorios en los estados de excitabilidad cortical, en el caso de la TMS, la neuromodulación y
la plasticidad cerebral, en el caso de la TMS y tDCS.
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LA ESTIMULACIÓN CEREBRAL NO INVASIVA
La estimulación magnética transcraneal
La estimulación magnética transcraneal (TMS) es una técnica de estimulación cerebral
focal, indolora y no invasiva que sigue los principios fundamentales de inducción
electromagnética, donde una corriente eléctrica en la bobina de estimulación genefa un campo
magnético. La proporción de cambio de este campo magnético induce un flujo de corriente
eléctrica en los conductores cercanos.
Así, cuando la comente eléctrica pasa a través de la bobina de estimulación y ésta se coloca
tangencialmente sobre el cráneo, se genera un campo magnético que a su vez induce una
corriente eléctrica intracraneal paralela y de dirección inversa que estimula focalmente la
corteza cerebral. La magnitud del campo eléctrico y de la corriente producida dependerá de la
proporción de cambio del campo magnético. Cuando la bobina se sitúa sobre la corteza primaria
motora y se aplica una intensidad adecuada, se obtiene una respuesta motora en la mano
contralateral a la corteza estimulada. Esta respuesta motora o potencial motor evocado (MEP) a
su vez es recogido y potencialmente medible por un sistema de electromiografía estándar. La
comente intracraneal inducida fluye de forma paralela a la superficie del cerebro activando
preferencialmente los elementos dispuestos horizontalmente, que en su gran mayoría se trata de
intemeuronas y neuronas piramidales.
La forma de la bobina de estimulación determinará la magnitud del área estimulada y por
tanto la focalidad, de forma que las bobinas circulares estimularán áreas de corteza cerebral
amplias, mientras que las bobinas en forma de ocho estimularán áreas de aproximadamente
lema.
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Principios de la estimulación magnética transcraneal (TMS). 1: la corriente eléctrica en la bobina de
estimulación genera un campo magnético que a su vez induce en la corteza cerebral una corriente
eléctrica paralela y de sentido inverso; 2 y 3: cuando la bobina se sitúa sobre la corteza motora se registra
una respuesta motora o potencial motor evocado a través de un sistema de electromiografía estándar.
Estimulación cerebral no invasiva
Las técnicas de TMS más utilizadas en la infancia son la estimulación magnética
transcraneal simple (sTMS) y la estimulación magnética transcraneal de pulsos pareados
(ppTMS). No obstante, otras técnicas como la estimulación magnética transcraneal repetitiva
(rTMS) y la estimulación transcraneal de corriente directa (tCDS), podrían constituir una
alternativa terapéutica valiosa.
La estimulación magnética transcraneal simple (sTMS), proporciona un único estímulo o
pulso magnético en la corteza cerebral.
La estimulación magnética transcraneal de pulsos pareados (ppTMS), estimula la corteza
cerebral con dos pulsos magnéticos separados por un intervalo inter-estímulo (ISI) variable. La
diferencia en la amplitud del potencial motor evocado (MEP) tras ppTMS se compara con la
amplitud del MEP tras sTMS. En función de la duración del ISI obtendremos un efecto
inhibidor o facilitador del MEP, de forma que los ISI de corta duración (1-5 ms) producen
inhibición del MEP mientras que los ISI de larga duración (10-15 ms) producen facilitación del
MEP. El estudio del equilibrio
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excitatorio-inhibitorio intracortical neuronal se realiza a través de estos protocolos de TMS.
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La estimulación magnética transcraneal repetitiva (rTMS) estimula el cerebro con un
tren de pulsos magnéticos. Existen dos modalidades en función de la frecuencia de
estimulación. La estimulación transcraneal repetitiva de baja frecuencia (0.5-1Hz), que se
ha asociado a un efecto inhibitorio, y la estimulación transcraneal repetitiva de alta
frecuencia (5-20 Hz), que presenta un efecto excitatorio sobre la corteza cerebral.
Las medidas neurofisiológicas más estudiadas con TMS en la infancia son aquellas dirigidas
al estudio de la excitabilidad cortical y de la conectividad interhemisférica, lo cual se lleva a
cabo mediante la sTMS y la ppTMS.
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El estudio de la excitabilidad cortical se realiza a través de las siguientes medidas
neurofisiológicas: a) El umbral motor (MT), se define como la mínima intensidad necesaria
para inducir un potencial motor evocado pequeño (generalmente de 50|¿V) en el músculo
evaluado, en al menos la mitad de los intentos. El MT parece depender de la excitabilidad
de los elementos activados por la TMS como los axones cortico-corticales y sus conexiones
sinápticas excitatorias con las neuronas corticoespinales; b) El periodo silente (SP), se
refiere a la interrupción de la contracción voluntaria del músculo evaluado inducida por
sTMS. La duración del SP parece reflejar la actividad de las intemeuronas gabaérgicas
inhibitorias en área motora primaria; c) El balance excitatorio-inhibitorio intracortical, se
estudia a través de los protocolos de ppTMS. Dependiendo de la duración del ISI la
estimulación produce inhibición intracortical, probablemente mediada por GABA, o
facilitación intracortical, probablemente mediada por glutamato. Los parámetros utilizados
para evaluar la inhibición intracortical son la inhibición intracortical de intervalo corto
(SICI) y la inhibición intracortical de intervalo largo (LICI). La excitabilidad de los
circuitos excitatorios de la corteza motora se estudia a través de la facilitación intracortical
(ICF).
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El estudio de la conectividad interhemisférica se lleva a cabo a través de la evaluación
de la inhibición interhemisférica (LHI) y el periodo silente ipsilateral (iSP). La IHI parece
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ocurrir a nivel cortical y es mediada por las fibras motoras que conectan ambas cortezas
motoras a través del cuerpo calloso. La medida complementaria para evaluar la
conectividad interhemisférica es el iSP. Cuando la TMS es aplicada sobre la corteza motora
puede inducir una supresión transitoria de la contracción tónica voluntaria de los músculos de la
mano ipsilateral. Este fenómeno es el ISP y se cree que está mediado por neuronas excitatorias
que a través del cuerpo calloso se proyectan hasta intemeuronas inhibitorias contralaterales
intracorticales. El iSP parece reflejar la integridad funcional de las fibras que conectan ambas
cortezas motoras a través del cuerpo calloso.
La estimulación transcraneal de corriente directa
La estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS) es una técnica de estimulación
cerebral no invasiva basada en la aplicación de corrientes de estimulación eléctrica directa de
baja amplitud a través de unos electrodos dispuestos sobre el cuero cabelludo. Estas corrientes
atraviesan el cráneo hasta penetrar en el cerebro y, aunque existe una gran pérdida de corriente
por el efecto de shunt o pérdida de la corriente en el cuero cabelludo y el cráneo, parece que la
corriente que alcanza la corteza cerebral es suficiente para ejercer su acción. Las corrientes
tienen una magnitud constante entre 0.5 y 2 mA y son aplicadas de segundos a minutos. Los
electrodos deben ser colocados en unos parches empapados en suero salino para favorecer la
conducción eléctrica.
Cuando la corriente alcanza la superficie de la corteza cerebral, la tCDS modifica el
potencial de transmembrana neuronal influenciando así el nivel de excitabilidad y modulando la
frecuencia de descarga neuronal. Esta capacidad de modificar la polaridad de la membrana
neuronal depende de la densidad de la corriente, el tamaño de los electrodos y la duración de la
estimulación. La orientación del campo eléctrico, definida por la posición y la polaridad de los
electrodos, es otro aspecto importante a valorar. La corriente fluye desde el cátodo o electrodo
con polaridad negativa, al ánodo o electrodo con polaridad positiva, de forma que la posición de
los electrodos debe precisarse correctamente, ya que los cambios en la dirección de la corriente
eléctrica pueden modificar el efectúcde la tDCS. Asimismo, la distancia entre ambos electrodos
debe ser la suficiente para evitar un efecto de shunt entre los mismos y que la corriente no
alcance entonces la superficie cerebral.
La aplicación de estimulación anódica en la superficie del cuero cabelludo conducirá a un
incremento en la actividad de las neuronas superficiales de la corteza cerebral y la estimulación
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catódica a una reducción en la actividad de las mismas. Debido a que los campos estáticos de la
tCDS no son capaces de producir la despolarización rápida requerida para generar un potencial
de acción en la membrana neuronal, se considera que el efecto final es básicamente
neuromodulador, mientras que la TMS al ser capaz de despolarizar las membranas neuronales,
presenta un efecto tanto neuromodulador como neuroestimulador.
Figura 2: La estimulación transcraneal de corriente directa (tCDS).
POSIBLES APORTACIONES DIAGNÓSTICAS DE LA ESTIMULACIÓN
MAGNÉTICA TRANSCRANEAL A LOS TRASTORNOS PSIQUIÁTRICOS DE
LA INFANCIA Y ADOLESCENCIA
Una de las principales aplicaciones de la TMS en la infancia es el estudio de los cambios
neurofisiológicos de las enfermedades neurológicas o psiquiátricas, además de constituir una
técnica poderosa para el estudio del desarrollo del sistema nervioso central normal o bajo
condiciones patológicas.
El hallazgo de correlatos neurofisiológicos específicos resulta necesario en los trastornos
psiquiátricos de la infancia, dado que permite caracterizar mejor a las enfermedades, facilitar el
diagnóstico diferencial y obtener marcadores biológicos. Es por ello que la estimulación
magnética transcraneal, podría desarrollarse en un futuro cercano como una técnica terapéutica
y diagnóstica en psiquiatría infantil.
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Aplicación diagnóstica en Psiquiatría Infantil
El estudio de la excitabilidad cortical así como de la conectividad interhemisférica en
neurología y psiquiatría infantil, ha aportado hallazgos muy interesantes que han permitido
comprender parte de la fisiopatología de estas enfermedades así como establecer correlatos
neurofisiológicos que fortalezcan el diagnóstico y diagnóstico diferencial. El estudio de la
excitabilidad de la corteza motora en las enfermedades psiquiátricas infantiles, probablemente
no constituye el área de mayor interés, si bien se trata de una medida neurofisiológica sencilla
de evaluar, fiable y fácilmente reproducible que puede establecerse como referencia.
De todos modos, la TMS permite la combinación con otras técnicas más sofisticadas como
TMS y electroencefalografía (EEG); TMS y tomografía por emisión de positrones (PET); TMS
y resonancia magnética funcional (fMRI) o TMS y tomografía computarizada por emisión de
fotón único (SPECT), que posibilitarían el estudio de otras regiones cerebrales de mayor en
psiquiatría infantil.
1. La TMS en el trastorno por déficit de atención/hiperactividad (TDAH)
El estudio del papel de la corteza motora y de sus mecanismos inhibitorios intracorticales,
así como de los mecanismos de inhibición intercorticales, es de significativa importancia dado
que la hiperactividad motora parece ser secundaria al insuficiente control del circuito corticoestriado-tálamo-cortical en el contexto de déficits básicos en el control inhibitorio.
Los estudios neurofisiológicos realizados con TMS han evidenciado como el TDAH
presenta, a) una disminución en la inhibición intracortical, probablemente secundaria a
alteración intracortical o subcortical que proyecta a la corteza, y b) alteración en la inhibición
intercortical mediada por las fibras que conectan ambas cortezas motoras a través del cuerpo
calloso, probablemente secundaria a mielinización defectuosa de las fibras del cuerpo calloso.
La inhibición intracortical medida por SICI presenta una correlación inversa con la
severidad de los síntomas de hiperactividad/impulsividad en el síndrome de Gilíes de la
Tourette, es decir, cuanto menor es la inhibición intracortical o cuanto más desinhibida está la
corteza motora, mayor es la puntuación en las escalas de hiperactividad. Así, se ha propuesto
SICI como un marcador consistente de TDAH en el síndrome de Gilíes de la Tourette.
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La duración del ISP presenta una correlación inversa con las puntuaciones de hiperactividad e
inquietud en el adulto. En este caso, la presencia de esta medida neurofisiológica alterada
confirma la persistencia del TDAH a lo largo del ciclo vital, desde la infancia hasta la etapa
adulta.
- La TMS en el Síndrome de Gilles de la Tourette (SGT)
El Síndrome de Gilles de la Tourette (SGT) es un trastorno neurològico de inicio en la infancia
que presenta una elevada comorbilidad con el TDAH. Los estudios de neuroimagen funcional y
bioquímicos ponen de manifiesto que se trata de un trastorno en el que la alteración en el
desarrollo de la neurotransmisión sináptica dopaminérgica, conduce a una desinhibición en el
circuito cortico-estriado-tálamo-cortical.
El estudio de la corteza motora con TMS ha mostrado de forma consistente una reducción o
incluso la ausencia del cSP asociado a la presencia de tics en el electromiograma del músculo
correspondiente en el SGT. Este cSP acortado puede observarse también en niños con trastorno
por Tics independientemente de la localización de los tics.
La presencia de una reducción en la inhibición intracortical medida por SICI no es constante en
el SGT y ha sido relacionada con la severidad de los síntomas de TDAH, específicamente para
las puntuaciones de hiperactividad. SICI además presenta una correlación con la severidad de
los tics, si bien esta correlación no es tan robusta por lo que se ha propuesto más como un
marcador de severidad de síntomas de TDAH que de tics.
- La TMS en los trastornos del espectro autista (TEA)
El trastorno del espectro autista (TEA) que ha despertado mayor interés en el estudio de
medidas neurofisiológicas con TMS, probablemente por su mayor afectación motora, es el
síndrome de Rett. En la mayoría de casos de Síndrome de Rett se puede encontrar una mutación
en el cromosoma X, específicamente en el gen que codifica la proteina MeCP2 [69-70] que
confirma el diagnóstico.
Durante la etapa de destrucción acelerada (1-3 años de edad), las niñas presentan de forma
característica una reducción en el tiempo de conducción motora central (CMCT) en reposo. Esta
alteración parece exclusiva del Síndrome de Rett y se ha interpretado como resultado de una
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organización sináptica anormal en la corteza motora, o bien secundario a alteraciones en las
motoneuronas corticales y espinales. La mutación genética asociada al Síndrome de Rett no está
siempre presente, de forma que la alteración de este parámetro podría ser de utilidad diagnóstica
especialmente en estos casos.
APORTACIONES DE LA TMS EN LA EVALUACIÓN Y MONITORIZACIÓN
DE FÁRMACOS
La TMS ofrece la posibilidad de estudiar el efecto de los fármacos con acción sobre el SNC.
Esto se lleva a cabo evaluando los cambios que estos fármacos generan en los mecanismos de
inhibición intracortical y en el balance excitatorio-inhibitorio en la corteza motora y en sus
conexiones interhemisféricas.
Entre los fármacos más utilizados en psiquiatría infantil se encuentran los psicoestimulantes
como el metilfenidato, y otros fármacos no estimulantes como la atomoxetina.
En niños con TDAH, el metilfenidato incrementa la inhibición intracortical medida por SICI
y LICI, y aumenta la duración del iSP así como disminuye su latencia. Estos cambios se han
asociado a mejoría significativa en las puntuaciones de la escala Conners. La atomoxetina en
cambio disminuye la inhibición intracortical medida por SICI.
La TMS ofrece de este modo nuevas aportaciones en el mecanismo de acción de los
psicofármacos. La TMS podría permitir la evaluación de la respuesta a nivel neurofisiológico,
brindando la oportunidad de evaluar en cada individuo el efecto del fármaco a nivel cortical
ayudando así a individualizar los tratamientos de un modo más preciso.
POSIBLES APORTACIONES TERAPÉUTICAS DE LA ESTIMULACIÓN
CEREBRAL NO INVASIVA EN LOS TRASTORNOS PSIQUIÁTRICOS DE LA
INFANCIA Y ADOLESCENCIA
La bases neurobiológicas de gran parte de los trastornos psiquiátricos ponen de manifiesto la
alteración funcional de determinadas redes neuronales como consecuencia de alteraciones en los
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sistemas de neurotransmisión, así como la alteración funcional de circuitos cerebrales
específicos.
La TMS es una técnica de estimulación cerebral no invasiva, indolora y segura, capaz de
modificar los estados de excitabilidad cortical. La TMS es capaz de incrementar de forma
específica y selectiva patrones de actividad adaptativos, así como de reinstaurar el equilibrio
entre redes neuronales descompensadas, lo que la convierte en una técnica prometedora en
psiquiatría infantil al poder ser utilizada para modificar circuitos disfuncionales antes de la
instauración de estos cambios a largo plazo o de forma crónica.
La TMS ha resultado beneficiosa en el tratamiento de la depresión, la ansiedad, el trastorno
obsesivo compulsivo y la esquizofrenia en adultos, disponiendo de la aprobación por la FDA
para el tratamiento de la depresión mayor resistente del adulto. En población infantil su uso ha
sido más limitado. Algunos de los estudios realizados con rTMS en población infanto-juvenil,
han mostrado beneficios en la depresión mayor, el trastorno bipolar (fase depresiva), la
esquizofrenia, el síndrome de Gilíes de la Tourette y el autismo, con buena tolerabilidad y
escasos o ningún efecto secundario. La mayor plasticidad cerebral en esta población, puede
constituir un mayor potencial de respuesta y duración a largo plazo de los efectos inducidos por
TMS.
El mecanismo a través del cual esta técnica resulta beneficiosa en los trastornos
psiquiátricos, se basa en la capacidad de producir cambios en los neurotransmisores y
neuromoduladores endógenos, así como en la capacidad de inducir cambios duraderos en el
funcionamiento cerebral, cuyo mecanismo neurobiológico parece subyacer en la plasticidad
sináptica. Uno de los mecanismos básicos de la plasticidad sináptica es la potenciación a largo
plazo (LTP), fenómeno ampliamente estudiado en el hipocampo, pero también demostrado en
la corteza prefrontal. La corteza prefrontal constituye un área de máximo interés en psiquiatría
infantil, dada su implicación en el funcionamiento ejecutivo y el control inhibitorio, así como su
relación con determinadas alteraciones psicopatológicas en la infancia. La posibilidad de actuar
sobre la excitabilidad de este área y sus circuitos subyacentes, abre grandes posibilidades
terapéuticas dado que las alteraciones en los circuitos fronto-estriatales han sido relacionados
con múltiples alteraciones psicopatológicas en la infancia, como la hiperactividad motora en el
TDAH, las obsesiones en el TOC, los tics en el Síndrome de Gilíes de la Tourette, las conductas
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de atracón en la bulimia nerviosa, así como los pensamientos rumiativos en relación a la
preocupación por el peso y el cuerpo en la anorexia nerviosa.
Otro tipo de estimulación no invasiva, la estimulación transcraneal de corriente directa
(tCDS), se ha mostrado beneficiosa en el tratamiento de trastornos psiquiátricos como la
depresión mayor, el craving en conductas adictivas como el alcoholismo, el tabaquismo y el
craving en relación con alimentos. Además, la tDCS también ha mostrado efectos beneficiosos a
nivel cognitivo en muchos de estos trastornos. Su uso en la infancia es muy limitado, si bien el
extraordinario perfil de seguridad y tolerabilidad, el gran potencial que está mostrando como
alternativa terapéutica en adultos, así como su capacidad para guiar la plasticidad cerebral, la
convierten también en una técnica terapéutica prometedora en el campo de la psiquiatría
infantil.
El desarrollo de protocolos terapéuticos basados en técnicas de estimulación invasiva que
maximicen los beneficios de ésta y minimicen los riesgos y efectos secundarios, ofrece una gran
oportunidad para el desarrollo de estrategias terapéuticas no farmacológicas en el campo de la
psiquiatría infantil. La posibilidad de combinar estas técnicas con otras terapias de
rehabilitación cognitiva así como con psicofármacos, abren un área prometedora para el
desarrollo de nuevas intervenciones y estrategias de potenciación terapéutica.
CONCLUSIÓN
A lo largo de esta revisión hemos realizado un breve resumen del uso actual de la
estimulación cerebral no invasiva. En concreto, de la TMS y sus aplicaciones diagnósticas en
los trastornos psiquiátricos del niño y del adolescente, así como del potencial terapéutico de la
TMS y de la tCDS en esta población. La mayor capacidad de plasticidad cerebral del niño
probablemente suponga un mayor beneficio de la estimulación no invasiva, tanto en relación a
la magnitud de la respuesta clínica como a la duración de la misma. Los beneficios que han
mostrado estas técnicas en los trastornos psiquiátricos y neurológicos del adulto, así como su
buen perfil de seguridad y tolerabilidad, aportan evidencias para fomentar su desarrollo como
herramienta diagnóstica y terapéutica prometedora y segura en niños y adolescentes.
Futuras investigaciones, con muestras suficientes de pacientes y estudios de seguimiento el
verdadero valor de estas técnicas tanto desde el punto de vista diagnóstico como terapéutico.
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